Интернет вещей: концепция и реальность

Интернет вещей:
концепция и реальность
Умнов А.Л.
06.10.2014
Взгляд из прошлого
«В будущем радио будет
преобразовано в «большой мозг»,
все вещи станут частью единого
целого, а инструменты, благодаря
которым это станет возможным,
будут легко помещаться в кармане»
Никола Тесла, 1926 год,
интервью для журнала «Collier’s»
“Настоящее” рождение и
перспективы
Новые возможности







Взаимодействие “всего со всем” становится
возможным
Процессоры
Сеть
Глобализация
“Новые” люди
Новые технологии производства
Когнитивные технологии
Новая экономика
Зачем?
“Возможности Интернета вещей в области
создания, сбора, передачи, анализа и
распределения данных в глобальном
масштабе позволяет человечеству в конечном
итоге получить знания и мудрость, которые
необходимы не только для выживания, но и
для настоящего процветания на протяжении
многих месяцев, лет, десятилетий, веков.”
Dave Evans (Cisco)
Что такое IoT
Единая сеть, объединяющая окружающие нас
реальные и виртуальные объекты
 Вещь – любой объект реального или
виртуального мира, который существует,
перемещается в пространстве и времени и
может быть однозначно определен
 Составляющие: вещи (как реальные, так и
виртуальные), системы коммуникации,
системы пеленгации (локации), системы
управления и мониторинга и люди
(пользователи)
 Окружающая среда

Что такое IoT
IOT — концепция пространства, в
котором все из аналогового и
цифрового миров может быть
совмещено – это переопределит наши
отношения с объектами, а также
свойства и суть самих объектов.
© Роб Ван Краненбург.
IoT
Куда идем?




По мнению Роба Ван Краненбурга интернет вещей
представляет из себя «четырех-слойный пирог».
1 уровень связан с идентификацией каждого объекта.
2 уровень предоставляет с сервисом по
обслуживанию потребностей потребителя (можно
рассматривать как сеть собственных «вещей»,
частный пример – «умный дом»).
3 уровень связан с урбанизацией городской жизни.
Т.е. это концепция «умного города», где вся
информация, которая касается жителей этого города,
стягивается в конкретный жилой квартал, в Ваш дом
и соседние дома.
4 уровень – сенсорная планета.
Рынок
 2020
– $19 триллионов
 Повышенная отдача основных фондов
(уменьшение простоев)
 Рост производительности труда
 Снижение издержек и потерь
 Ускорение внедрения инноваций
Методы монетизации
(бизнес-модели)
* Оперативное управление (повышение
эффективности, снижение затрат)
* Начисление платы по мере использования
ресурса (от капитальных расходов на
текущие)
* От специальных решений к стандартным
сетевым (существенное удешевление
коммуникационной инфраструктуры)
* Предоставление дополнительной информации
и услуг
Основные игроки и альянсы
IPSO Alliance http://www.ipso-alliance.org/about/mission
 Cisco
 NOKIA
 ARM
 Google
Open Internet Consortium (OIC)
*INTEL
*SAMSUNG
*DELL
*Atmel, Broadcom и Wind River
Intel для IoT
•
•
Создана "Группа по разработке решений для
«Интернета вещей»" (Internet of Things Solutions
Group) подчиняется напрямую гендиректору Intel
Брайану Кржаничу.
Разработан процессор Quark, который, который,
является одним из самых маленьких процессоров.
Его размер — всего 1/5 от размера Atom. Quark, при
прочих равных условиях, потребляет в 10 раз меньше
энергии, чем Atom.
Платформа Galileo (Совместима с Arduino)
История IoT
* В 1990 выпускник MIT, один из отцов протокола
TCP/IP, Джон Ромки создал первую в Мире интернетвещь. Он подключил к сети свой тостер.
* Термин предложен в 1999 г.
Кэвином Эштоном в ходе презентации RFID
технологий для руководства Procter&Gamble
(Лаборатория «Auto-ID Center» ныне «Auto-ID Labs»,
базирующейся в данное время в Массачусетском
Технологическом Институте )
* Концептуальная статья:Neil Gershenfeld, Raffi
Krikorian, Danny Cohen. The Internet of
Things Scientific American , Oct, 2004
История IoT



С 2009 года при поддержке Еврокомиссии в Брюсселе ежегодно
проводится конференция «Internet of Things»
С начала 2010-х годов «интернет вещей» становится движущей
силой парадигмы «туманных вычислений» (англ. fog computing),
распространяющей принципы облачных вычислений от центров
обработки данных к огромному количеству взаимодействующих
географически распределённых устройств, которая
рассматривается как платформа «интернета вещей».
Начиная с 2011 года Gartner помещает «интернет вещей» в
общий цикл зрелости новых технологий на этап
«технологического триггера» с указанием срока становления
более 10 лет, а в 2012 году выпущен специальный цикл
зрелости для технологий «интернета вещей».
Примеры (Компьютерра)
* «Умное» зеркало от Panasonic
* «Умный» газовый баллончик
сфотографирует преступника и
отправит его фото в полицию
* Велосипедный звонок, позволяющий
находить свой транспорт на парковке
* Кольцо для управления всем
IoT сегодня
Проблема заключается в том, что
говорить о IoT так, как будто он уже
существует неправильно, на самом же
деле его еще нет.
Ни в каком из возможных значений
этого термина.
Проблемы





нет виртуальных образов большинства реальных
вещей (общее описание, их свойства и органы
управления, их текущие параметры, положения в
пространстве)
большинство вещей пассивны (малоактивны, мало
самостоятельно функциональны) в плане их
физической активности
вещи не видят (плохо видят) друг друга
вещи плохо понимают друг друга
вещи не умеют самоорганизовываться: даже две
вещи не знают как и для чего взаимодействовать
друг с другом, сложные самоорганизующиеся
конфигурации вещей, состоящие из многих
элементов и образующие сложные системы - пока
фантастика
Проблемы




вещи не видны человеку и нет удобных интерфейсов
взаимодействия человека с виртуальными образами
вещей и конструкторов, позволяющих человеку
конфигурировать пространство вещей
(организовывать их взаимодействие друг с другом ис
пользователем)
вещи очень энергозависимы
слабые экономические стимулы: удорожание вещей,
необходимое для их подключения к IOT не дает
очевидных выгод, а чаще приводит к
неоправданному убытку (проблема курицы и яйца)
НЕТ ЯСНОГО ВИДЕНИЯ “ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ” –
ЗНАНИЙ О ТОМ, ЧТО ЭТО ТАКОЕ
Возможные направления
развития
Turns out our smart devices don't actually know that much about
talking to one another, and that's a problem.BRIAN PROFFITT
Соединение бункеров или Интернет островов
?
Общаются ли вещи непосредственно друг с
другом или через централизованные сервера
их производителей?
Направления развития

Если нынешние тенденции не изменятся, устройства окажутся в ловушке централизованных
Бункеров. В конце концов, компании и поставщики объединят эти бункеры, и различия в
протоколах станут просто неважными. И так же далее начнут выстраиваться экономические
стимулы. Однако разделять данные станет труднее, чем должно быть, учитывая
необходимость продолжать строить новые связи между Бункерам Это может стать,
предметом высокой загруженности концентраторов, замедляя предоставление услуг.
Централизация данных может снизить безопасность и конфиденциальность.

В качестве альтернативы, более широко можно использовать протоколы, которыми могут
пользоваться разные устройства, что может создать "Интернет островов", Устройства в
комнате могли общаться напрямую друг с другом, с домом, а затем и с окрестностями.
Данные останутся в этих небольших областях, повышая скорость предоставления услуг, и
конфиденциальность.
Первоочередные задачи
 Переход
к IPv6
 Питание автономных устройств
 Стандарты
 Не
технология ради технологии –
нужны приложения, которые реально
улучшают качество жизни.
Технологии









Матричные коды
RFID
WSN
WiFi, Bluetooth, NFC, ZigBee
Software defined radio
Проводной интернет, PLC
Сенсоры, актуаторы
Data mininng
…..
Неочевидные принципы
Ориентироваться на глобальную сеть, но
делать локально полезные вещи
 Видеть системы и процессы в этих системах –
строить IoT для оптимизации этих систем
 Ориентироваться на интерфейсы мозгмашина (построение систем вокруг человека,
а не встраивание его в построенную среду)
 Копить знания – переход на новый уровень
понимания реальности

IOT в России
Книга
Росляков А. В., Ваняшин С.В.,
Гребешков А. Ю, Самсонов М. Ю.
Интернет вещей, 2014
Консалтинговый центр IoT Russia
http://www.internetofthings.ru/
Конференция
Internet of things world forum 2014
http://iotinternetofthingsconference.com/
Наши проекты
Интегрированная персональная рабочая
среда “Alterozoom”
 Система мониторинга и прогнозирования
локальной погоды, микроклимата и других
условий окружающей среды “Орнамент”
 Многопозиционная система пеленгации RFID
меток “РОЙ”
 Элементы систем Умный дом и Домашняя
медицина

Интегрированная персональная рабочая среда
alterozoom.com/about
Реализовано и планируется



•
•
Приложения для десктоп компьютеров и мобильных
платформ
Веб-интерфейс
Функции:
мешап редактор,позволяющий создавать смартдокументы и базы знаний, объединяющие
виртуальные и реальные объекты (текст,
изображения, аудио, видео, интерактивные карты и
планы, сигналы с датчиков, QR - коды и т.п.
Возможности анализа информации в ручном режиме
(по методикам, инструкциям и шаблонам) и в
автоматическом (контент-анализ, анализ сигналов с
датчиков, управление алгоритмами работы
отдельных устройств и их комбинаций)
Система “ОРНАМЕНТ”
Линейка систем мониторинга, состоящих из наборов
сенсорных блоков и базовой станции, подключенной
к центральному серверу системы
 Домашние диагностические комплексы (сенсорные
блоки), подключенные к домашней базовой станции,
домашнему компьютеру и через него к серверу
системы.
 Карманные приборы контроля состояния
окружающей среды, включаемые в глобальную
систему через сотовые телефоны пользователей.
 Автономные метеороботы, подключаемые к системе.

Продукты
Локальные сенсорные сети
Измеряемые параметры:
Температура, влажность, скорость ветра,
освещенность, давление,
присутствие загрязнителей (химических,
в перспективе бактериологических),
влажность почвы, параметры растений итп
Метеооблако в Интернете
+ домашние системы,
карманные системы,
Приложения на
сотовых телефонах,
информеры, сайты…
Сущность разработки





Использование массивов простых миниатюрных дешевых
автономных сенсорных устройств (стационарных и мобильных)
для плотного покрытия исследуемой территории, позволяющего
представить детальную картину локальной погоды и
микроклимата с учетом локального рельефа.
Расширение набора измеряемых параметров (химическая погода
и т.п.)
Прогноз погоды и микроклимата за счет привязки локальных
данных к данным глобального прогноза методами
искусственного интеллекта, дополнительная коррекция с
использованием модели пограничного слоя.
Объединение отдельных сенсорных сетей в глобальную систему
мониторинга окружающей среды через центральные сервера
системы.
Предоставление пользователям услуг поддержки принятия
решений, учитывающих специфические условия окружающей
среды и специфику пользователей.
Многопозиционная система
пеленгации “РОЙ”
Field testing in Berkeley
TECHNICAL PARAMETERS
 Operating
band of 2.4
GHz, 5.8 GHz
 Other bands are also
available
 Bandwidth of 100/200
MHz
 Gain up to 24 dBi
 Up to 360° horizontal
scanning
 Up to 45° vertical
scanning
 Linear polarization
Пример интеграции с гаджетами домашней
медицины и Умного дома
Проекты летней школы WL-Lab
*
*
*
*
*
*
*
*
Умный шкаф
SmartFier
Потеряшка
Idea Saver
Check+
Pomodorro
Smart Trasker
NFC table